DE3040968A1

DE3040968A1 - Verfahren zur herstellung von 3'-desoxykanamycin a und dabei erhaeltliche zwischenprodukte

Info

Publication number: DE3040968A1
Application number: DE19803040968
Authority: DE
Inventors: Tomo Kawasaki Kanagawa Jikihara; Tsutomu Yokohama Kanagawa Tsuchiya; Hamao Umezawa; Sumio Tokyo Umezawa
Original assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Current assignee: Microbial Chemistry Research Foundation
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1980-10-30
Publication date: 1981-05-14
Also published as: GB2081718B; IT8009573A0; GB2064518B; GB2064518A; DE3050399C2; US4357466A; FR2468615B1; GB2081718A; IT8009573A1; FR2468615A1; DE3040968C2; DE3050399A1; JPS631953B2; JPS5668698A; IT1154881B

Description

u.Z.: 5211 30. Oktober 1980

ZAIDAN HOJIN BISEIBÜTSÜ KAGAKU KENKYU KAI, Tokio (Japan)

"Verfahren zur Herstellung von 3'-Desoxykanamycin A und dabei erhältliche Zwischenprodukte"

Beanspruchte Priorität:

31. Oktober 1979, Japan, Nr. 139798/79

Die Erfindung betrifft neue Verfahren zur Herstellung von 3'-Desoxykanamycin A, das als antibakterielles Mittel wertvoll ist.

3'-Desoxykanamycin A ist eine Aktivsubstanz gegenüber Bakterien, die gegen Kanamycin A resistent sind, wie dies in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 33109/76 oder US-PS 3 929 761 beschrieben ist. Das 1 -N- ot-Hydroxy-cc-aminoacyl-Derivat des 3'-DesoxykanamycinsA besitzt eine verbesserte antibakterielle Wirksamkeit gegenüber Kanamycin A-resistenten Bakterien (vgl. die vorveröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 127045/76 oder die US-PS 4 104 372). Insbesondere zeigt ein Derivat des 3'-DesoxykanamycinsA, dessen 1-Aminogruppe

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durch die (S) -^-Amino-^-hydroxybutyryl-Gruppe acyliert worden ist, d.h. 3'-Desoxyainikacin, eine höhere antibakterielle Wirksamkeit gegenüber Kanamycin-resistenten Bakterien im Vergleich zu Amikacin, d.h. 1-U-f (S) -^-Amino-^-hydroxybutyryl/-kanamycin A. Die Herstellung von 3'-Desoxyamikacin erfordert zuvor die Herstellung von 3'-Desoxykanamycin A. Bisher kann jedoch 3'-Desoxykanamycin A nur nach einem sehr unzulänglichen Verfahren hergestellt werden, das in der US-PS 3 929 761 oder in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 33109/76 beschrieben ist, wobei 6-Azido-2,4-di-0-benzyl-3,6-didesoxy-oL-D-ribohexopyranosylchlorid mit 6-0-(2-0-Benzyl-3-desoxy-3-äthoxycarbonyl-amino-4,6-O-isopropyliden)-N,N'-diäthoxycarbonyl-2-desoxy-streptamin kondensiert und das erhaltene Kondensationsprodukt in mehreren Stufen behandelt wird, um daraus die Aminoschutzgruppen und die Hydroxylschutzgruppen zu entfernen, damit man das 3'-Desoxykanamycin A erhält. Demgemäß lag vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von 3'-Desoxykanamycin A zur Verfügung zu stellen, das möglichst unmittelbar aus Kanamycin A synthetisiert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst.

Andererseits ist bereits ein Verfahren zum Sauerstoffentzug in 3'-Stellung von Neamin, Kanamycin B und Ribostamycin entwickelt worden (vgl. US-PS 3 929 7 62). Das in dieser US-PS beschriebene Verfahren ist jedoch nicht zur Entziehung von Sauerstoff in 3'-Stellung bei Kanamycin A anwendbar. Das Verfahren gemäß der US-PS 3 929 762 weist eine Stufe auf,

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in der die 3'-Hydroxylgruppe des Neamins, Kanamycins B oder Ribostamycins selektiv alkyl-, aryl- oder aralkylsulfonyliert wird, während alle Aminogruppen sowie die 4"- und 6"-Hydroxygruppen dieser Antibiotika mittels bekannter Schutzgruppen geschützt sind. Wenn Kanamycin A, das eine 2'-Hydroxylgruppe benachbart zur 3'-Hydroxylgruppe im Molekül enthält, der Sulfonylierungsstufe gemäß dem in der US-PS beschriebenen Verfahren unterworfen wird, kann die 2'-Hydroxylgruppe sulfonyliert werden mit der Folge, daß unvermeidlich eine Entziehung des Sauerstoffs in 2'-Stellung stattfindet und kein 3'-Desoxykanamycin - wie erwünscht - erhalten werden kann. Außerdem war es bisher nicht möglich, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die 2'-Hydroxylgruppe des Kanamycins A selektiv geschützt werden kann, so daß die 2'-Hydroxylgruppe gehindert wird, sulfonyliert·zu werden.

Aus Kanamycin B ist auch bereits 3',4'-Didesoxykanamycin B hergestellt worden (vgl. die japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 7579/75 und 46110/76, bzw. die US-PS 3 753 973), und es sind auch Forschungen unternommen wurden, aus Kanamycin A 3',4'-Didesoxykanamycin A zu synthetisieren, wie aus der schwebenden japanischen Patentanmeldung Nr. 11402/7 bzw. der schwebenden US-Patentanmeldung Serial No. 114 77 9 oder der GB-Patentanmeldung Nr. 8 003 417 oder der BE-PS 881 251 vom 15. Februar 1980 entnommen werden kann. Bei diesen Untersuchungen ist gefunden worden, daß, wenn Kanamycin A lediglich dem Verfahren zum Entziehen von Sauerstoff bei einer 3',4'-Di-0-sulfonylierung und einer anschließenden Behandlung des erhaltenen 3'_t4'-Di-0-sulfonsäureesters mit

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Natriumjodid und Zinkpulver unterworfen wird, das erfolgreich bei der Halbsynthese von 3',4'-Didesoxykanamycin B anwendbar war, noch nicht 3',4'-Didesoxykanamycin A - wie an sich erwartet - erhalten werden kann. Der Grund hierfür liegt darin, daß das Kanamycin Α-Molekül eine zur 3'-Hydroxylgruppe benachbarte 2'-Hydroxylgruppe enthält, so daß diese 2'-Hydroxylgruppe gleichzeitig mit der Sulfonylierung der 3'- und 4'-Hydroxylgruppen sulfonyliert werden kann mit der Folge, daß die einmal sulfonylierte 2'-Hydroxylgruppe zur gleichen Zeit entfernt werden kann, wenn durch die Behandlung mit Natriumiodid und Zinkpulver das Entfernen der sulfonylierten 3'- und 4'-Hydroxylgruppen vorgesehen ist.

Bei der Weiterentwicklung der Forschungen zur Synthese von 3',4'-Didesoxykanamycin A aus Kanamycin A ist ferner gefunden worden, daß aus Kanamycin A kein 3',4'-Didesoxykanamycin A synthetisiert werden kann, wenn hierbei das gleiche Verfahren zum Entziehen von Sauerstoff angewendet würde wie dasjenige, das bei der Synthese von 3'> 4'-Didesoxykanamycin B aus Kanamycin B angenommen wurde, wenn man nicht in der Lage ist, ein solches geschütztes Kanamycin Α-Derivat herzustellen und zur Verfügung zu stellen, das dem Verfahren einer Entziehung von Sauerstoff - wie vorstehend erwähnt - unterworfen werden sollund bei dem die 3'- und 4'-Hydroxylgruppen des Kanamycins A ungeschützt bleiben, während die in Nachbarstellung stehende 2'-Hydroxylgruppe sowie alle anderen Hydroxylgruppen und auch alle Aminogruppen in einem geschützten oder blockierten Zustande vorliegen. Jedoch wurde hinsichtlich ihrer Reaktions-

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fähigkeit kein großer Unterschied zwischen den 2'-, 3¹- und 4'-Hydroxylgruppen des Kanamycins A beobachtet, und es war daher sehr schwierig, ein Verfahren aufzufinden, bei dem die 2'-Hydroxylgruppe geschützt werden kann, wobei die 3¹- und 4'-Hydroxylgruppen ungeschützt bleiben.

Aufgrund ausgedehnter Forschungen, ein geeignetes Kanamycin A-Derivat zur Verfügung zu stellen zu versuchen, ist gefunden worden, daß man ein derartiges geschütztes Derivat von Kanamycin A mit ungeschützten 3'- und 4'-Hydroxylgruppen, einer geschützten oder ungeschützten 2"-Hydroxylgruppe, mit einer geschützten 2'-Hydroxylgruppe sowie mit geschützten Aminogruppen mittels einer Kombination einer erfinderischen Auswahl der Art der verwendeten Hydroxylschutzgruppen und Aminoschutzgruppen herstellen kann, und zwar mit einer sorgfältigen Durchführung von Folgen bzw. Stufen zum Schutz jeder Aminogruppe und jeder Hydroxylgruppe in der nachstehend beschriebenen Weise. Die 6'-Aminogruppe des Kanamycins A, die unter den vier Aminogruppen des Kanamycins A die reaktionsfähigste ist, wird zuerst mittels einer Alkoxycarbonylgruppe, einer Aralkoxycarbonylgruppe, insbesondere der Benzyloxycarbonylgruppe, oder einer Aryloxycarbonylgruppe, die als eine der üblichen Aminoschutzgruppen bekannt ist, geschützt. Anschließend werden die 1-, 3- und 3"-Aminogruppen des Kanamycins A durch Alkylsulfonylgruppen, Arylsulfonylgruppen oder Aralkylsulfonylgruppeh geschützt. Die 4"- und 6"-Hydroxylgruppen werden durch Einführung einer Cyclohexylidengruppe zwischen beiden gleichzeitig geschützt. Die freie 4'-Hydroxylgruppe und die

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alkoxycarbonylierte, aralkoxycarbonylierte oder aryloxycarbonylierte 6'-Aminogruppe werden anschließend durch Behandeln mit einem Alkalimetallhydrid, beispielsweise Natriumhydrid, unter Ausbildung eines cyclischen Carbamats miteinander kondensiert, woraus der gleichzeitige Schutz der 4¹-Hydroxylgruppe und der 6'-Aminogruppe erfolgt. Das Paar aus der 5-Hydroxylgruppe und der 2'-Hydroxylgruppe wird selektiv und gleichzeitig geschützt, indem eine an sich bekannte zweiwertige Hydroxylschutzgruppe, wie eine Alkylidengruppe, insbesondere die Isopropylidengruppe, die Cyclohexylidengruppe, die Benzylidengruppe oder die Tetrahydro-4-pyranylidengruppe, eingeführt wird und zwischen beiden eine Brücke bildet. Der zuvor gebildete 4',6'-Carbamatring wird dann durch Behandlung mit Alkali gespalten, um die freie 4'-Hydroxylgruppe und die freie 6'-Aminogruppe wiederherzustellen. Schließlich wird die freie 6'-Aminogruppe mit einer Alkoxycarbonyl- oder Aralkoxycarbonylgruppe oder einer Alkanoylgruppe, wie der" Acetylgruppe, geschützt. Auf diese Weise konnte erfolgreich ein erwünschtes geeignetes geschütztes Derivat des Kanamycins A hergestellt werden, und zwar mit der Folge, daß dadurch ein Weg erfolgreich zur Verfügung gestellt worden ist, auf dem die Halbsynthese des 3',4'-Didesoxykanamycins A erreicht wird.

Im Verlauf der Entwicklung des Verfahrens zur Synthese des 3',4'-Didesoxykanamycins A ist ein geschütztes Kanamycin A-Derivat der allgemeinen Formel I

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-7 -

6'

HNH₂C

NHTs

O=C 4'

30A0968

NHTs

(D

hergestellt worden, nämlich das 4",6"-0-Cyclohexyliden-4'-0:6'-N-carbonyl-5,2'-O-isopropyliden-1,3,3"-tri-N-to sylkanamycin A (vgl. Beispiel 1 der schwebenden japanischen Patentanmeldung Nr. 11402/79, bzw. die US-Patentanmeldung Serial No. 114 779 und die GB-Patentanmeldung Nr. 8 003 417).

Ausgehend von dem vorgenannten geschützten Kanamycin A-Derivat der allgemeinen Formel I ist es gelungen, 3'-Desoxykanamycin A auf halbsynthetischem Wege herzustellen.

Es ist nun gefunden worden, daß die Hydroxylgruppen in 3'- und 2"-Stellung des geschützten Kanamycin Α-Derivats I durch Umsetzen mit zwei oder mehr.molaren Anteilen Thiocarbonyl-diimidazol in einem organischen Lösungsmittel imidazolylthiocarbonyliert werden können, wodurch die entsprechende bisimidazolyl-thiocarbonylierte Verbindung hergestellt wird, die

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30A0968

dann mit Tributyl-zinnhydrid (C₄Hg)₃SnH umgesetzt werden kann, um die Imidazolylthiocarbonyloxy-Gruppe vorzugsweise aus der 3'-Stellung dieser bis-imidazolylthiocarbonylierten Verbindung zu entfernen und dadurch die entsprechende Verbindung mit der Entziehung des Sauerstoffs in der 3'-Stellung zu liefern. Diese Verbindung kann dann weiteren Stufen zum Entfernen der 2"-0-Imidazolylthiocarbonyl-Gruppe durch Behandeln mit wäßrigem Ammoniak unterworfen werden. Zum Entfernen der Tosylgruppen wird die erhaltene Verbindung mit metallischem Natrium und flüssigem Ammoniak behandelt. Zur Spaltung des cyclischen 4',6'-Carbamatrings wird eine basische Hydrolyse angewendet. Durch saure Hydrolyse erfolgt die gleichzeitige Entfernung der 5,2'-0-Isopropylidengruppe und der 4",6"-O-Cyclohexylidengruppe, wobei das gewünschte 3'-Desoxykanamycin A entsteht.

Des weiteren ist gefunden worden, daß die 2"-Hydroxylgruppe des geschützten Kanamycin Α-Derivats der allgemeinen Formel I zu ihrem Schutz durch Umsetzen mit etwa einem molaren Anteil Acetylchlorid in Pyridin bevorzugt acetyliert werden kann, wobei die entsprechende 2"-O-acetylierte Verbindung entsteht, die dann mit Trifluormethansulfonsäureanhydrid in Pyridin zur Trifluormethansulfonylierung der 3'-Hydroxylgruppe umgesetzt werden kann, und daß die derart erhaltene 3'-O-trifluormethansulfonierte Verbindung den anschließenden Stufen zum gleichzeitigen Entfernen der 3'-Trifluormethansulfonyloxygruppe und der N-Tosylgruppen durch Behandeln mit metallischem Natrium in flüssigem Ammoniak, zum Entfernen der 2"-0-Acetyl-

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gruppe mit gleichzeitiger Spaltung des cyclischen 4 ', 6 ' Carbamatrings mittels basischer Hydrolyse und zur gleichzeitigen Entfernung der 5,2'-O-Isopropylidengruppe und der 4",6"-0-Cyclohexylidengruppe mittels saurer Hydrolyse unterworfen werden kann. Man erhält auch auf diese Weise das gewünschte 3'-Desoxykanamycin A.

Die Hauptaufgabe vorliegender Erfindung besteht demzufolge in der Zur-Verfügung-Stellung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von 3'-Desoxykanamycin A auf halbsynthetischem Wege aus Kanamycin A, das in einfacher Weise durchgeführt werden kann und in einer günstigen Ausbeute die gewünschte Verbindung liefert.

Andere Aufgaben vorliegender Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.

Gegenstand der Erfindung ist hinsichtlich der ersten Ausführungsform ein Verfahren zur Herstellung von 3'-Desoxykanamycin A, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man (a) ein geschütztes Kanamycin Α-Derivat der allgemeinen Formel I

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NHTs

)H

in der Ts die Tosylgruppe ist, bei einer Temperatur von 40 bis 150°C mit mindestens zwei molaren Anteilen Thiocarbonyl-di-imidazol in einem organischen Lösungsmittel unter Einführung von Imidazolylthiocarbonyl-Gruppen in die 3¹- und 2"-Hydroxylgruppen des geschützten Kanamycin Α-Derivats der allgemeinen Formel I umsetzt,

(b) die erhaltene bis-imidazolylthiocarbonylierte Verbindung bei einer Temperatur von 40 bis 150⁰C mit Tributyl-zinnhydrid in einem organischen Lösungsmittel umsetzt und dabei bei der bis-imidazolylthiocarbonylierten Verbindung vorzugsweise die 3'-Imidazolylthiocarbonyl-Gruppe entfernt,

(c) die erhaltene 3'-Desoxyverbindung der allgemeinen Formel II

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O=C 4'

304096;

(ID

in der Ts die bei der allgemeinen Formel I angegebene Bedeutung hat, mit wäßrigem Ammoniak umsetzt und dabei die 2"-0-Imidazolylthiocarbonyl-Gruppe entfernt,

(d) die erhaltene Verbindung in an sich bekannter Weise mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in flüssigem Ammoniak umsetzt und die Tosylgruppen entfernt,

(e) in an sich bekannter Weise mittels basischer Hydrolyse den cyclischen 4',6'-Carbamatring aufspaltet und

(f) in an sich bekannter Weise mittels saurer Hydrolyse gleichzeitig die 5,2'-0-Isopropyliden-Gruppe und die 4",6"-O-Cyclohexyliden-Gruppe entfernt und schließlich das 3'-Desoxykanamycin A isoliert.

Dieses 3'-Desoxykanamycin A hat die nachstehende Formel:

130Q2Q/081B

/17

3040988

Nach einer zweiten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung von 3'-Desoxykanamycin A dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) ein geschütztes Kanamycin Α-Derivat der allgemeinen Formel I

1 30020/081 5

-Ni- - ys -

040968

O=C

(D

in der Ts die Tosylgruppe ist, bei einer Temperatur von -2O°C bis Raumtemperatur mit eins bis vier molaren Teilen Acetylchlorid in Pyridin umsetzt und dabei vorzugsweise die 2"-Hydroxylgruppe des Kanamycin A-Derivatsder allgemeinen Formel I acetyliert,

.(b) die erhaltene 2"-O-acetylierte Verbindung bei einer Temperatur von -2O°C bis +5O⁰C mit Trifluormethansulfonsäureanhydrid in Pyridin umsetzt und dabei die 3'-Hydroxylgruppe 3'-O-trifluormethansulfonyliert,

(c) die erhaltene 3'-O-trifluormethansulfonylierte Verbindung der allgemeinen Formel III

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/19-

ΛΑ -

6«

HiIH₂C

NHTs

(HI)

in der Ts die bei der allgemeinen Formel I angegebene Bedeutung hat, bei einer Temperatur von -8O°C bis O⁰C mit einem Alkalimetall oder einem Erdalkalimetall in flüssigem Ammoniak umsetzt und dabei gleichzeitig die 3'-Trifluormethansulfonyl-Gruppe und die N-Tosyl-Gruppen entfernt,

(d) die erhaltene 3'-Desoxyverbindung unter alkalischen Bedingungen hydrolysiert und dabei die 2"-O-Acety1-Gruppe entfernt und gleichzeitig den cyclischen 4^!,6'-Carbamatring aufspaltet und

(e) durch saure Hydrolyse gleichzeitig die 5,2"-0-Isopropyliden-Gruppe und die 4",6"-0-Cyclohexyliden-Gruppe entfernt und das 3'-Desoxykanamycin A isoliert.

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' V ' 3040988

Nachstehend wird zunächst die Durchführung des ersten Verfahrens näher erläutert. In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das geschützte Kanamycin Α-Derivat der allgemeinen Formel I als Ausgangsverbindung mit Thiocarbonyldi-imidazol der nachstehenden Formel

umgesetzt. Diese Umsetzung erfolgt in einem organischen Lösungsmittel, in dem beide Reaktionsteilnehmer löslich sind; insbesondere sind organische Lösungsmittel vom Äthertyp, wie Mono- und Dialkylather von Äthylenglycol und deren Derivate, sowie Tetrahydrofuran und Dioxan, geeignet. Die Umsetzung wird bei einer Temperatur von 40 bis 15O°C, vorzugsweise von 50 bis 1OO°C, während 6 bis 24 Stunden und gegebenenfalls unter Druck durchgeführt. Das Thiocarbonyl-di-imidazol wird in zwei molaren Anteilen oder mehr je einem molaren Anteil der Ausgangsverbindung (I) eingesetzt, obwohl es im Überschuß verwendet werden kann. Es ist zweckmäßig, die Ausgangsverbindung (I) in einem organischen Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran, zu lösen und die erhaltene Lösung mit Thiocarbonyl-di-imidazol zu vermischen. Dann erhitzt man das Gemisch, um so die Reaktion zur Einführung der Imidazolylthiocarbonyl-Gruppe sowohl in die 3¹- als auch in die 2"-Hydroxylgruppen der Ausgangsverbindung durchzuführen. Die derart gebildete bis-imidazolylthiocarbonylierte Verbindung wird durch die nachstehendeallgemeine Formel IV dargestellt.

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O=C

- 1/6 -

HNH₂C

NHTs

304036a

NHTs

(IV)

in der Ts die Tosylgruppe und A die ImidazoIylthiocarbony1-

^:N

Gruppe

-CS-N

bedeutet.

In der zweiten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die bis-imidazolylthiocarbonylierte Verbindung IV unter Erhitzen mit Tributyl-zinnhydrid in einem organischen Lösungsmittel, in dem beide Reaktionsteilnehmer löslich sind und das gleich dem in der ersten Stufe des Verfahrens verwendeten Lösungsmittel sein kann, umgesetzt. Die Umsetzung kann 1 bis 10 Stunden bei einer Temperatur von 40 bis 150°C, vorzugsweise 100 bis 120°C, erfolgen. Das Tributyl-zinnhydrid wird vorzugsweise in einer Menge von mindestens 2 Mol je Mol der Verbindung (IV) verwendet, und die Umsetzung kann gegebenenfalls unter Druck erfolgen. Die Reaktion wird zweckmäßigerweise in einer solchen Weise durchgeführt, daß die Verbindung (IV) in einem organi-

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sehen Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran u.dgl., gelöst und die erhaltene Lösung mit Tributyl-zinnhydrid vermischt wird. Anschließend wird das Gemisch erhitzt. Durch diese Reaktion wird die 3'-Stellung der Verbindung .(IV) selektiv reduziert mit der Folge, daß die 3'-Imidazolylthiocarbonyloxy-Gruppe daraus entfernt wird, jedoch die 2"-Stellung nicht angegriffen wird. Dieses Verfahren zur Entziehung von Sauerstoff ist von Barton und Mitarbeitern (D.H.R. Barton und S.W. McCombic in "J. Chem. Soc." Parkin I, Seite 1574 (1975)) entwickelt worden, doch ist experimentell bestätigt worden, daß unter den zahlreichen von Barton und Mitarbeitern vorgeschlagenen Reagentien nur die kombinierte Verwendung von Thiocarbonyldi-imidazol und Tributyl-zinnhydrid als Reagens zum Entziehen des Sauerstoffs bei dem Kanamycin Α-Derivat (I) wirksam ist und daß andere Reagentien gemäß Barton und Mitarbeitern für die Entziehung des Sauerstoffs in 3'-Stellung der Kanamycin Α-Verbindung nicht wirksam verwendet werden können. Darüber hinaus war nach der Theorie von Barton und Mitarbeitern zu erwarten, daß ebenfalls der 2"-Hydroxylgruppe der Sauerstoff durch Entfernen der 2"-Imidazolylthiocarbonyloxy-Gruppe entzogen wird. Im Gegensatz zu dieser Erwartung ist jedoch gefunden worden, daß die 2"-Imidazolylthiocarbonyloxy-Gruppe nicht entfernt wird und daß somit bei der Kanamycin A-Verbindung bei dem Verfahren vorliegender Erfindung kein Sauerstoffentzug in der 2"-Stellung erfolgt. Demzufolge ist es in hohem Maße überraschend, daß die erwünschte Entziehung des Sauerstoffs in 3'-Stellung nach dem Verfahren vorliegender Erfindung selektiv erreicht wird.

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~¹*~ 30A0968 • do'

Auf diese Weise wird das 3^l-Desoxy-2"-0-imidazolylthiocarbonyl-Derivat der allgemeinen Formel II erzeugt, das daraufhin mit wäßrigem Ammoniak behandelt wird. In der dritten Stufe dieses Verfahrens wird dann die 2"-0-Imidazolylthiocarbonyl-Gruppe entfernt. In den weiteren Stufen des Verfahrens werden die restlichen Schutzgruppen, nämlich die N-Tosylgruppen, der 4',6'-Carbamatring, die 4"^"-O-Cyclohexyliden-Gruppe und die 5,2*-O-Isopropyliden-Gruppe nacheinander durch an sich für jede dieser Schutzgruppen bekannte Maßnahmen entfernt, wobei jeweils eine teilweise geschützte Verbindung verbleibt, bis man das gewünschte 3'-Desoxykanamycin A erhalten hat. Die Reihenfolge, in der die restlichen unterschiedlichen Schutzgruppen entfernt werden, kann im Prinzip frei gewählt werden, doch hat sich die vorgenannte Reihenfolge zum Entfernen der Schutzgruppen als zweckmäßig erwiesen.

In der vorgenannten dritten Stufe des Verfahrens kann die 3'-Desoxy-2"-0-imidazolylthiocarbonyl-Verbindung der allgemeinen Formel II mit wäßrigem Ammoniak bei einer Temperatur von 0 bis 50°C behandelt werden. Das wäßrige Ammoniak kann in Form seines Gemisches mit einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie Tetrahydrofuran oder Äthanol, verwendet werden, und die Ammoniakkonzentration in einem derartigen Gemisch kann 5 bis 20 Gewichtsprozent betragen. Auf diese Weise wird die 2"-0-lmidazolylthiocarbonyl-Gruppe entfernt.

In den weiteren Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens können die an den Aminogruppen 4es 3'-Desoxykanamycin A-Derivats

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-Vb-

._ak.

vorhandenen N-Tosylgruppen durch Behandeln mit einem Alkalimetall, insbesondere mit metallischem Natrium, oder mit einem Erdalkalimetall in flüssigem Ammoniak in an sich bekannter Weise entfernt werden, d.h., wie es in der US-PS 4 169 939 beschrieben ist. Zur Verwendung bei der Behandlung in flüssigem Ammoniak kann man ein oder mehrere Alkalimetalle, wie Lithium, Natrium oder Kalium, oder auch Erdalkalimetalle, wie Calcium, Magnesium oder Barium, wählen. Die Reaktion kann beispielsweise in einem verschlossenen Rohr oder in einem Druckgefäß' bei einer Temperatur von -80°C bis O⁰C durchgeführt werden. Die Reaktionszeit beträgt zweckmäßigerweise 30 Minuten bis 24 Stunden. Die bei dieser Reaktion verwendete Menge an Alkalimetall oder an Erdalkalimetall kann zweckmäßigerweise 10 bis 100 Mol je Mol der Kanamycin A-Verbindung, deren Schutzgruppen abgespalten werden sollen, betragen, und man kann diese Menge auf einmal oder in,kleinen Anteilen in das Reaktionsgemisch einbringen. Nach Beendigung der Reaktion zum Entfernen der restlichen, die Aminogruppe schützenden Tosylgruppen kann das Reaktionsgemisch mit einer solchen Menge Wasser, eines Alkanols oder Ammoniumchlorids vermischt werden, daß die überschußmenge an Alkalimetall oder Erdalkalimetall verbraucht wird. Anschließend wird das Lösungsmittel, d.h., das flüssige Ammoniak, abdampfen gelassen. Man löst den festen Rückstand in Wasser und unterwirft die erhaltene Lösung einer Reinigungsstufe, beispielsweise einer Chromatographie.

In einer weiteren Stufe zur Abspaltung von Schutzgruppen nach vorliegender Erfindung kann der 4',6'-Carbamatring mittels

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einer an sich bekannten alkalischen Hydrolyse gespalten werden, wie es in "Journal of Antibiotics", 2JL» Nr. 12, S. 741 bis 742 (1972) beschrieben ist. Beispielsweise kann die vorstehend erhaltene enttosylierte Verbindung einer Hydrolyse unter alkalischen Bedingungen in einem wäßrigen organischen Lösungsmittel, wie wäßrigem Dioxan,· mit einem Gehalt an einem Alkalimetallcarbonat, wie Natriumcarbonat, oder an Bariumhydroxid unterworfen werden, um den 4¹,6'-Carbamatring der Kanamycin A-Verbindung zu spalten. Die Hydrolyse kann bei einer Temperatur von 20 bis 100°C durchgeführt werden (vgl. US-PS 4 125 706). Nach der hydrolytischen Spaltung des 4',6'-Carbamatrings erhält man die freie 4'-Hydroxylgruppe und die freie 6'-Aminogruppe.

Das Entfernen der 4"^"-O-Cyclohexyliden-Gruppe und der 5,2'-O-Isopropyliden-Gruppe als Hydroxylschutzgruppen kann gleichzeitig durch eine an sich bekannte saure Hydrolyse erreicht werden, beispielsweise unter Verwendung wäßriger Essigsäure, wie einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt von 50 bis 90 % Essigsäure. Diese saure Hydrolyse kann bei einer Temperatur von 50 bis 100⁰C erfolgen. Nach dieser Verfahrensweise kann man das 3'-Desoxykanamycin A in einer Gesamtausbeute von etwa 15 % erhalten, bezogen auf die Ausgangsverbindung.

Als nächstes erfolgt die Beschreibung des Verfahrens nach dem zweiten Verfahrensweg.

In der ersten Stufe dieses Verfahrens wird das geschützte

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Kanamycin Α-Derivat der allgemeinen Formel I als Ausgangsverbindung mit mindestens einem molaren Anteil, vorzugsweise mit einem 1,5- bis 4-molaren Anteil, Acetylchlorid in Pyridin bei einer Temperatur unter Raumtemperatur und vorzugsweise bei einer Temperatur von 0⁰C bis -20⁰C während einer Dauer von 1 bis 5 Stunden reagieren gelassen, wodurch die 2"-Hydroxylgruppe der Kanamycin Α-Verbindung vollständig acetyliert werden kann. Diese Stufe ist neu. Eine derartige selektive 2"-O-Acetylierung findet nicht statt, wenn Essigsäureanhydrid verwendet wird, das üblicherweise für eine Acetylierung einer Hydroxylgruppe eingesetzt wird.

In der zweiten Stufe dieses Verfahrens wird die vorstehend erhaltene 2"-0-acetylierte Verbindung mit Trifluormethansulfonsäureanhydrid in Pyridin nach einem Verfahren umgesetzt, wie es von Tsuchiya, Nakamura und Umezawa in "Tetrahydron Letters", S. 2805 (1975) bereits beschrieben worden ist. Durch diese Umsetzung wird die Trifluormethansulfonyl-Gruppe in die 3¹-Hydroxy!gruppe eingeführt und liefert die 3'-O-trifluormethansulfonylierte Verbindung der allgemeinen Formel III. Das Trifluormethansulfonsäureanhydrid kann in einer Menge von 1,2 bis 6 Mol je Mol der Kanamycin Α-Verbindung eingesetzt werden. Die 3 ι-o-Trifluormethansulfonylierung kann bei einer Temperatur von -20°C bis +50⁰C während einer Dauer von 30 Minuten bis 5 Stunden erfolgen.

Nach der Einführung der 3'-Trifluormethansulfonyl-Gruppe wird in der anschließenden dritten Stufe des Verfahrens die 3'-Trifluormethansulfonyloxy-Gruppe durch Behandeln mit einem Alkali-

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metall oder einem Erdalkalimetall in flüssigem Ammoniak in der gleichen Weise entfernt, wie es vorstehend in bezug auf die dritte Stufe der ersten Ausführungsform des Verfahrens beschrieben ist, so daß die erwünschte Entziehung des Sauerstoffs in der 3'-Stellung erreicht werden kann. Gleichzeitig mit dem Entfernen der 3'-Trifluormethansulfonyloxy-Gruppe können auch die Aminoschutzgruppen entfernt werden. Bei dieser Behandlung in flüssigem Ammoniak wird metallisches Natrium bevorzugt. Die Reaktion kann bei einer Temperatur von -8O°C bis O⁰C während einer Dauer von 30 Minuten bis 3 Stunden unter Verwendung von 10 bis 100 Mol Natriummetall je Mol der Kanamycin Α-Verbindung durchgeführt werden. Hierbei ist die experimentell gefundene Beobachtung bemerkenswert, daß, wenn die 3'-Hydroxylgruppe der vorgenannten 2"-0-acetylierten Kanamycin Α-Verbindung durch Umsetzen mit einer Alkyl-, Aralkyl- oder Arylsulfonylgruppe anstelle der gemäß vorliegender Erfindung besonders verwendeten Trifluormethansulfonyl-Gruppe sulfonyliert worden wäre, eine derart erhaltene 3'-Sulfonyloxy-Gruppe nicht entfernt werden kann und somit eine Entfernung des Sauerstoffes der 3'-Stellung durch Behandeln mit einem Alkalimetall oder einem Erdalkalimetall, insbesondere mit metallischem Natrium in flüssigem Ammoniak, nicht erreicht werden kann, sondern daß daraufhin nur die freie 3'-Hydroxylgruppe wiederhergestellt werden kann.

Im Anschluß an die vorgenannte Stufe mit dem Entziehen des Sauerstoffs in der 3'-Stellung und mit dem gleichzeitigen Entfernen der N-Tosylgruppen wird die erhaltene 3'-Desoxy-

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kanamycin Α-Verbindung weiteren Stufen zum Entfernen der übrigen Schutzgruppen, d.h. der 2"-O-Acetylgruppe, des 4',6'-Carbamatrings, der 4"^"-O-Cyclohexyliden-Gruppe und der 5,2'-O-Isopropyliden-Gruppe, nach an sich bekannten Methoden unterworfen. Das Entfernen der 2"-O-Acetylgruppe kann durch eine alkalische Hydrolyse erreicht werden. Die Abspaltung des 4¹,6'-Carbamatrings und das Entfernen der Cyclohexyliden- und der Isopropyliden-Gruppen kann mittels der gleichen Verfahren erreicht werden, wie sie vorstehend in Hinblick auf die erste Ausführungsform beschrieben worden sind. Gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das 3'-Desoxykanamycin A in einer Gesamtausbeute von etwa 12 % erhalten werden, bezogen auf die Kanamycin A-Ausgangsverbindung,

Es wird jetzt die Herstellung des geschützten Kanamycin A-Derivats der allgemeinen Formel I, das als Ausgangsverbindung in den Verfahren vorliegender Erfindung verwendet wird, beschrieben und später im Beispiel 3 näher erläutert.

Als Ausgangsverbindung wird Kanamycin A verwendet, dessen 6'-Aminogruppe durch Alkoxycarbonylierung, Aryloxycarbonylierung oder Aralkoxycarbonylierung dieser Aminogruppe selektiv geschützt wird, und zwar in der bekannten Weise zur Einführung der aminoschützenden Alkoxycarbonyl-, Aryloxycarbonyl- oder Aralkoxycarbonyl-Gruppe. Da die 6'-Aminogruppe reaktionsfähiger als die anderen Aminogruppen von Kanamycin A ist, kann die Aminoschutzgruppe vom Alkoxycarbonyl-, Aryloxycarbonyl- oder Aralkoxycarbonyl-Typ vorzugsweise bei der

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-ZA-

6·-Aminogruppe eingeführt werden,beispielsweise indem man einen molaren Anteil Kanamycin A (freie Base) in Wasser mit 0,5 bis 3 molaren Anteilen eines Chlorformiats der allgemeinen Formel

BCl

in der B eine Alkoxycarbonyl-Gruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Aryloxycarbony1-Gruppe,wie die Phenoxycarbonyl-Gruppe, oder eine Aralkoxycarbony1-Gruppe, wie die Benzyloxycarbony1-Gruppe, ist, bei einer Temperatur von 0 bis 10°C nach der Methode von Kawaguchi und Mitarbeitern umsetzt, wie sie beispielsweise im "Journal of Antibiotics" 25.i ^s· ^{695 bis 7O8} (1972) oder in der US-PS 3 781 268 beschrieben ist. Es ist dann zweckmäßig, beispielsweise das 6'-N-Benzyloxycarbonyl-kanamycin A nach dem Verfahren des Beispiels 1 der US-PS 3 925 herzustellen. Das derart hergestellte 6'-N-Alkoxycarbonyl-, 6'-N-Aryloxycarbonyl- oder das 6'-N-Aralkoxycarbonyl-kanamycin A kann dann in das entsprechende 1,3,3"-Tri-N-tosyl-kanamycin A mittels Tosylierung in einem organischen Lösungsmittel, wie wäßrigem Dioxan, überführt werden.

Die Herstellung des 1,3,3"-Tri-N-tosyl-kanamycin A-Derivats kann bevorzugt beispielsweise auf dem folgenden Weg durchgeführt werden. Das 6'-N-geschützte Kanamycin A wird mit einer praktisch stochiometrischen Menge (d.h. einem 3-molaren Anteil oder mehr) von Tosylchlorid in einem organischen Lösungsmittel, wie Dioxan.oder wäßrigem Dioxan, bei einer Temperatur von 30 bis 5O°C in Gegenwart einer alkalischen Verbindung, wie Natriumcarbonat, umgesetzt, und man erhält das 6'-N-geschützte 1,3,3"-Tri-N-tosyl-kanamycin A. Das derart erhal-

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- 2T5 -

tene 1,3,3"-tri-N-tosylierte Kanamycin A wird dann mit einem Cyclohexylidenylierungsmittel, wie 1, 1-Dimethoxycyclohexan, bei einer Temperatur von beispielsweise 10 bis 80⁰C zum Schutz der 4"- und 6"-Hydroxylgruppen mit einer zweiwertigen Hydroxylschutzgruppe in an sich bekannter Weise umgesetzt, wie sie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 7595/75 oder in der OS-PS 3 929 762 beschrieben ist. Auf diese Weise werden gleichzeitig die 4"- und die 6"-Hydroxylgruppen mittels einer Cyclohexyliden-Gruppe geschützt.

Das derart hergestellte 4",6"-O-geschützte Kanamycin A-Derivat wird in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, gelöst und dann mit einem basischen Reagens, insbesondere einem Alkalimetallhydrid, wie Natriumhydrid, in analoger Weise umgesetzt, wie sie im "Journal of Antibiotics" 25_, Nr. 12, S. 741 bis 742 (1972) oder in den US-Patentschriften 3 925 354 oder 4 125 706 beschrieben ist.'Man erhält das entsprechende cyclische 4',6'-Carbamat. Wenn die Stufe der Bildung des cyclischen 4',6'-Carbamate weggelassen wird und wenn man dann lediglich das Tetra-N-tosyl-kanamycin A sofort mit 2,2-Dimethoxypropan oder mit 1,1-Dimethoxycyclohexan umsetzt, kann die 2'-Hydroxylgruppe der Kanamycin A-Verbindung nicht selektiv geschützt werden. Demzufolge hat man einen Weg ausfindig gemacht, bei dem das cyclische 4',6'-Carbamat auf einmal gebildet wird und bei dem dann die 2'- und 5-Hydroxylgruppen mittels einer 5,2'-0-Isopropylidenierung geschützt werden.

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Das derart hergestellte cyclische 4',6'-Carbamat-Derivat wird in einem geeigneten inerten organischen Lösungsmittel, wie Dichloräthan, gelöst und anschließend unter wasserfreien Bedingungen in Gegenwart eines sauren Katalysators, wie Toluolsulfonsäure oder Schwefelsäure, mit 2,2-Dimethoxypropan umgesetzt, um die 5- und die 2'-Hydroxylgruppen der Kanamycin A-Verbindung mit einer zweiwertigen Hydroxylschutzgruppe, nämlich der Isopropyliden-Gruppe, zu schützen. Bei dieser Reaktion bilden sich sowohl das 5,2'-O-geschützte Derivat der allgemeinen Formel I als auch das entsprechende 2',3'-O-geschützte Derivat in praktisch gleichen Mengen. Die erstgenannte Verbindung kann von der zuletzt genannten Verbindung dadurch getrennt werden, daß man ihren Löslichkeitsunterschied in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie Chloroform, in Betracht zieht. Für diesen Zweck ist auch eine chromatographische Trennung möglich.

Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele näher erläutert, ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Beispiel 1 veranschaulicht die erste Ausführungsform und das Beispiel 2 veranschaulicht die zweite Ausführungsform nach vorliegender Erfindung.

Beispiel 1

(1) Herstellung von 4'-N:6'-O-Carbonyl-4",6"-O-cyclohexyliden-5,2' -O-isopropyliden-3 ' , 2 " -O-bis-< imidazolylthiocarbonyl) 1,3,3"-tri-N-tosyl-kanamycin A.

1 g 4'-N:6 '-O-Carbonyl-4" ^"-O-cyclohexyliden-S^'-O-iso-

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propyliden-1,3,3"-tri-N-tosyl-kanamycin A (vgl. das spätere Beispiel 3) wird in 15 ml Tetrahydrofuran gelöst. Zur erhaltenen Lösung gibt man 970 mg Thiocarbonyl-di-imidazol hinzu. Das Gemisch wird 12 Stunden auf 55°C erwärmt. Dann wird das Reaktionsgemisch auf ein geringeres Volumen eingeengt und mit einem Volumenteil Diäthyläther vermischt. Der ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert und gut mit Diäthyläther gewaschen. Man erhält 1,2g der in der Überschrift genannten Verbindung als farblosen Feststoff.
Ausbeute: 99 %.

^³: + 130° (c = 0,2 in Aceton) .
Analyse für C₅₇H₆₈NgO₁₃S₅:

	52	C	5	H	N	53	1	2	S
ber.	51	,12	5	,22	8,	37	1	1	,20
gef.	,96	,26	8,			,92

(2) Herstellung von 4'-N:6'-O-Carbony1-4",6"-0-cyclohexyliden-3 ' -desoxy-5,2 ' -0-isopropyliden-2"-0-imidazoly.lthiocarbonyl-1,3,3"-tri-N-tosyl-kanamycin A.

580 mg der nach Stufe (1) erhaltenen Verbindung werden in 14 ml Tetrahydrofuran gelost. Zur erhaltenen Lösung gibt man 1,16 g Tributyl-zinnhydrid. Das erhaltene Gemisch wird in einem verschlossenen Glasrohr 3 Stunden auf 11O⁰C erhitzt. Dann wird das Reaktionsgemisch auf ein geringeres Volumen eingeengt und mit einem Volumenteil Diäthyläther vermischt. Der ausgeschiedene Niederschlag wird abfiltriert und gut mit Diäthyläther gewaschen. Man erhält 480 mg der in der Überschrift genannten

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- 2-8 -

Verbindung als Feststoff.
Ausbeute: 90 %.

fuj^⁵'. +65° (c = 0,3 in Aceton).
Analyse für C₅₃H₆₆N₅O₁₇S₄:

	53	C	5	H	7	N	10	S
ber.	53	,61	5	,60	6	,08	10	,80
gef.	,81	,76	,81	,91

(3) Herstellung von 4'-N:6'-0-Carbony1-4",6"-0-cyclohexyliden-3'-desoxy-5,2'-O-isopropyliden-1,3,3"-tri-N-tosylkanamycin A.

285 mg der nach der Stufe (2) erhaltenen Verbindung werden in 1 ml eines Gemisches aus konzentrierter wäßriger Ammoniaklösung, Tetrahydrofuran und Äthanol im Volumenverhältnis 4:1:2,5 gelöst. Die erhaltene Lösung läßt man 2 Stunden bei Raumtemperatur zur hydrolytischen Abspaltung der 2"-0-Imidazolylthiocarbonyl-Gruppe stehen. Das Reaktionsgemisch wird dann auf ein geringeres Volumen eingeengt und anschließend mit einem Volumenteil Wasser vermischt. Der ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Man erhält 252 mg der in der Überschrift genannten Verbindung als Feststoff. Ausbeute: 97 %.
fotj^⁵. +340 (_{C = Of5 in} Aceton) .

Analyse für C₄₉H₅₄N₄O₁₇S₃:

CHNS ber. 54,63 5,99 5,20 8,93 %

gef. 54,37 6,17 5,42 9,03 %.

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3Q40968

(4) Herstellung von 3'-Desoxykanamycin A

148 mg der in Stufe (3) erhaltenen Substanz werden in 10 ml flüssigem Ammoniak bei -50°C gelöst. Zur Lösung fügt man 100 mg metallisches Natrium. Das Gemisch wird bei -50°C 80 Minuten zum Entfernen der Tosylgruppen gerührt. Zu dem Gemisch fügt man weiterhin soviel Tetrahydrofuran mit einem Gehalt von 5 % Wasser hinzu, bis die blaue Farbe des Gemisches verschwindet und das überschüssige metallische Natrium verbraucht ist. Das Reaktionsgemisch wird dann durch Abdampfen des flüssigen Ammoniaks eingeengt und dann mit einem Volumenteil Wasser vermischt. Anschließend erhitzt man das Gemisch eine Stunde auf 85°C, währenddessen die Aufspaltung des 4¹,ö'-Carbamatrings, der bei der enttosylierten Verbindung bestehen geblieben ist, durchgeführt wird. Das erhaltene wäßrige Reaktionsgemisch wird dann durch eine Säule von 5 g stark-saurem Kationenaustauscherharz ("Dowex 50 W χ 2"in der S0₃H⁺-Form; ein Produkt der Firma Dow Chemical Co., Vereinigte Staaten von Amerika) laufengelassen, um die gewünschte Verbindung zu adsorbieren. Das Harz wird dann mit Wasser gewaschen und schließlich mit 1n wäßrigem Ammoniak eluiert. Man löst den erhaltenen Feststoff in 80-prozentiger wäßriger Essigsäure und erhitzt dann die Lösung 80 Minuten auf 80⁰C, um die 4"^"-O-Cyclohexyliden-Gruppe und die 5,2'-0-Isopropyliden-Gruppe gleichzeitig zu entfernen. Das Reaktionsgemisch -wird dann unter vermindertem Druck eingedampft, und man erhält festes 3'-Desoxykanamycin A als Rohprodukt.

Der Feststoff wird in 1 ml Wasser gelöst. Die erhaltene

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wäßrige Lösung wird durch eine Säule mit einem Gelfiltrationsmittel ("CM-Sephadex C-25" in der NH₄ ⁺-Form; ein Produkt der Firma Pharmacia Fine Chemical Co., Schweden) laufengelassen. Danach wird die Säule mit Wasser gewaschen und anschließend unter Verwendung einer von 0,03n auf 0,15n ansteigenden wäßrigen Ammoniaklösung als Eluierungsmittel chromatographiert. Diejenigen Fraktionen des Eluats, die nur das erwünschte 3'-Desoxykanamycin A enthalten, werden vereinigt und zur Trockene eingedampft. Man erhält 44 mg 3'-Desoxykanamycin A-Monocarbonat als farblosen Feststoff. Ausbeute: 61 %.

⁵z +119° (c = 0,5 in Wasser).

Analyse	für	^C18	^H36^N4°1O-^H2^C	0,:	M	N	56
			C		,22	10,	60
		ber	43,01	7	,49	10,
		gef	43,00	7

Das erhaltene Produkt stimmt hinsichtlich seiner physikochemischen Eigenschaften und seiner antibakteriellen Wirksamkeit mit einer authentischen Probe von 3'-Desoxykanamycin A überein.

Beispiel 2

(1) Herstellung von 2"-O-Acetyl-4'-N:6'-0-carbony1-4",6"-O-cyclohexyliden-5,2'-O-isopropyliden-1,3 ,3"-tri-N-tosylkanamycin A.

1OO mg 4'-N:6^l-0-Carbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-5,2^l-0-isopropyliden-1,3,3"-tri-N-tosyl-kanamycin £ werden in 4,0 ml

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" " 3Q40968

Pyridin gelöst. Die erhaltene Lösung wird bei -17°C mit 0,018 ml Acetylchlorid vermischt. Man läßt das erhaltene Gemisch 80 Minuten bei -17°C zur Durchführung der bevorzugten 2"-0-Acetylierung stehen. Das Reaktionsgemisch wird dann mit 0,04 ml Wasser versetzt, dann auf ein geringeres Volumen eingeengt und schließlich mit einem großen Volumen 5-prozentiger wäßriger Natriumbicarbonat-Lösung vermischt. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Man erhält 103 mg der in der Überschrift genannten Verbindung als Feststoff.
Ausbeute: 99 %.

⁵: +40° (c = 0,4 in Aceton).

Analyse	für	^C51^H6(	5^N4°1	9^S3^:	5	H	4	N	8	S
				C	5	,86	4	,94	8	,47%
		ber.	53	,96		,83		,69		,19
		gef.	53	,68

(2) Herstellung von 2"-0-Acetyl-4^I-N:6'-0-carbonyl-4",6"-O-cyclohexyliden-5,2'-0-isopropyliden-1,3^"-tri-N-tosyl-3'-O-trifluormethansulfony!-kanamycin A.

206 mg der in Stufe (1) erhaltenen Verbindung werden in 2,0 ml Pyridin gelöst. Die erhaltene Lösung wird mit 0,079 ml Trifluormethansulfonsäureanhydrid bei -18°C vermischt und dann 20 Minuten bei -18°C gerührt. Dann läßt man das Gemisch 20 Minuten bei +3⁰C und weitere 85 Minuten bei Raumtemperatur stehen, um die 3'-0-Trifluormethansulfonylierung durchzuführen. Das Reaktionsgemisch wird nach Zugabe einer Lösung von 50 mg

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Natriumcarbonat in 1,5 ml Wasser auf ein geringeres Volumen eingeengt. Die konzentrierte Lösung wird mit einem großen Volumen einer 5-prozentigen wäßrigen Natriumbicarbonatlösung vermischt. Der ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Man erhält 116 mg der in der Überschrift genannten Verbindung als Feststoff.
Ausbeute: 97 %.

⁵: +48O (c = 0,4 in Aceton).

Analyse	für	^C52^H6	5^N4°	21^S4^F	3^:	5	H	4	N	10	S	4	F
				C		5	,17	4	,42	9	,12	4	,50
		ber.	49	,28		,38		,12		,95		,13
		gef.	48	,95

(3) Herstellung von 3'-Desoxykanamycin A 62,5 mg der in Stufe (2) erhaltenen Verbindung werden bei -50°C in 5 ml flüssigem Ammoniak gelöst und dann mit 80 mg metallischem Natrium versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 70 Minuten bei -50⁰C gerührt, um die 3'-Trifluormethansulfonyloxy-Gruppe und gleichzeitig die Tosylgruppen zu entfernen. Zum Gemisch gibt man soviel Tetrahydrofuran mit einem Gehalt von 5 % Wasser hinzu, bis die blaue Farbe des Gemisches verschwunden ist-und das restliche metallische Natrium verbraucht ist. Das Reaktionsgemisch wird durch Abdampfen des flüssigen Ammoniaks auf ein geringeres Volumen eingeengt. Die eingeengte Lösung wird mit einem Volumenteil Wasser vermischt und anschließend eine Stunde auf 85°C erwärmt, währenddessen die 2"-0-Acetylgruppe entfernt und der 4¹,e'-Carbamatring aufgespalts-i ist. Das wäßrige Reaktions-

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gemisch wird durch eine Säule mit einem Kationenaustauscherharz ("Dowex 50 W χ 2" in der S0₃H⁺-Form; ein Produkt der Firma Dow Chemical Co., Vereinigte Staaten von Amerika) zur Adsorption der gewünschten Verbindung laufengelassen. Nach dem Waschen mit Wasser wird die Säule mit 1n wäßrigem Ammoniak eluiert. Das Eluat wird zur Trockene eingedampft. Man erhält einen Feststoff mit einem Gehalt an 4" ,6"-0-Cyclohexyliden-5,2'-0-isopropyliden-3'-desoxykanamycin A. Dieser Feststoff wird in 80-prozentiger wäßriger Essigsäure gelöst. Die Lösung wird 2 Stunden auf 80°C erhitzt, um gleichzeitig die Cyclohexyliden-Gruppe und die Isopropyliden-Gruppe zu entfernen. Dann wird das Reaktionsgemisch unter vermindertem Druck eingedampft. Man erhält 3'-Desoxykanamycin A als festes Rohprodukt.

Dieses Rohprodukt wird in 1 ml Wasser gelöst. Die wäßrige Lösung wird durch eine Säule mit einem Gelfiltrationsmittel ("CM-Sephadex C-25" in der NH₄ ⁺-Form; ein Produkt der Firma Pharmacia Fine Chemical Co., Schweden) laufengelassen. Anschließend wird die Säule mit Wasser gewaschen und dann unter Verwendung von 0,03n allmählich ansteigend auf 0,15n wäßrigem Ammoniak als Eluierungsmittel chromatographiert. Diejenigen Fraktionen des Eluats, die nur die gewünschte Verbindung enthalten, werden vereinigt und zur Trockene eingedampft. Man erhält 11,5 g 3'-Desoxykanamycin A-Monocarbonat als farblosen Feststoff.
Ausbeute: 44 %.

Diese Verbindung stimmt hinsichtlich ihrer physikochemischen

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Eigenschaften und ihrer antibakteriellen Wirksamkeit mit einer authentischen Probe 3'-Desoxykanamycin A überein.

Beispiel 3

Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung der gemäß vorliegender Erfindung verwendeten Ausgangsverbindung der allgemeinen Formel I.

(1) Herstellung von 6'-N-Benzyloxycarbony1-1,3,3"-tri-N-tosyl-kanamycin A.

1,79 g 6*-N-Benzyloxycarbonyl-kanamycin A (freie Base) (vgl. "Journal of Antibiotics" j25, S. 695 bis 708 (1972)) und 1,1 g wasserfreies Natriumcarbonat werden in 50 ml eines Gemisches aus einem Volumenteil Wasser und drei Volumenteilen Dioxan gelöst. Zur erhaltenen Lösung werden unter Rühren 2,0 g p-Toluolsulfony!chlorid gegeben. Das erhaltene Gemisch wird bei Raumtemperatur über Nacht weitergerührt (zur Tri-N-tosylierung) und dann auf ein geringeres Volumen eingeengt. Die eingeengte Lösung wird mit einem Volumenteil Wasser vermischt. Der ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert, mit Diäthyläther gewaschen und getrocknet. Man erhält die in der Überschrift genannte Verbindung als Feststoff. Ausbeute: 3,14 g fe98 % der Theorie). focjp⁵: +10° (c = 0,4 in Aceton).

Analyse für C₄₇H₆₀N₄O₁₉S:

C H N S

ber. 52,21 5,59 5,18 8,90%

gef. 52,10 5,56 5,12 8,68 %.

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(2) Herstellung von 6"-N-Benzyloxycarbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-1,3,3"-tri-N-tosyl-kanamycin A.

1,29 g der in Stufe (1) erhaltenen Substanz werden in 4 ml Dimethylformamid aufgenommen. Die erhaltene Lösung wird mit 45 mg Toluolsulfonsäure und 0,86 ml 1,1-Dimethoxycyclohexan vermischt. Man läßt das erhaltene Gemisch 6 Stunden bei Raumtemperatur zur 4",6"-0-Cyclohexylidenierung stehen. Dann wird das Reaktionsgemisch in ein großes Volumen einer Lösung von Natriumbicarbonat in Wasser gegossen. Der ausgefallene Nieder schlag wird abzentrifugiert, gut mit Wasser gewaschen und dann getrocknet.
Ausbeute: 1,35 g (= 98 % der Theorie).

⁵: +0° (c = 0,5 in Aceton) .

Analyse für C₅₃H₆₃N₄O₁₉S₃:

	54	C	5	H	4	N	8	S
ber.	54	,81	6	,90	4	,82	8	,28
gef.	,89	,10	,63	,52

(3) Herstellung von 4"^"-O-Cyclohexyliden-I,3,3"-tri-N-tosyl-4'-0:6'-N-carbony!-kanamycin A;

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NHTs

O=C

NHTs

(Ts = Tosylgruppe)

911 mg der in Stufe (2) erhaltenen Substanz werden in 18 ml Dimethylformamid gelöst. Zur erhaltenen Lösung werden 337 mg 50-prozentiges Natriumhydrid in öl gegeben. Das Gemisch wird über Nacht bei Raumtemperatur gerührt und dann mit 3,5 ml 4n wäßriger Essigsäure und ferner mit 50 ml Toluol vermischt. Das Gesamtgemisch wird zum Entfernen der Lösungsmittel destilliert. Der erhaltene dicke Sirup wird mit einem großen Volumen Wasser vermischt. Der ausgefallene Niederschlag wird abfiltriert, mit Diäthylather gewaschen und getrocknet. Man erhält die in der Überschrift genannte Verbindung als farblosen Feststoff.
Ausbeute 685 mg (= 85 % der Theorie).

(4) 4",6"-0-Cyclohexyliden-4'-0:6'-N-carbonyl-5,2'-0-isopropyliden-1 ,3,3"-tri-N-tosy!-kanamycin A:

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•ta-

- τη -

HNH₀C

NHTs

O=C

NHTs

(D

(Ts = Tosylgruppe)

.OH

100 mg der in Stufe (3) erhaltenen Verbindung werden in einem Gemisch aus 4 ml Dichlormethan und 2,5 ml Tetrahydrofuran suspendiert. Die erhaltene Suspension wird mit 2 ml 2,2-Dimethoxypropan versetzt. Das erhaltene Gemisch wird anschließend mit 6 ml einer Lösung von O,O35n Chlorwasserstoff in Dichlormethan versetzt und anschließend zur 5,2'-0-Isopropylidenierung 17 Minuten unter Rückfluß erhitzt. Diese Reaktion wird in einem Reaktionsgefäß durchgeführt, das mit einer Rückflußkolonne am Kopf des Reaktionsgefäßes ausgerüstet ist, wobei eine Säule mit einem Gehalt von 5 ml eines "Molekularsiebes 5A" (ein von der Firma Union Carbide Co., Vereinigte Staaten von Amerika, erzeugtes Zeolith) zwischen dem Boden der Rückflußkolonne und der Auslaßöffnung am Kopf des Reaktionsgefäßes in einer solchen Weise zwischengeschaltet ist, daß der Dampf, der aus der im Reaktionsgefaß vorliegenden Reaktionslösung abdestilliert, durch ein an der Seite ange-

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ordnetes Rohr aufsteigen kann, das das Reaktionsgefäß mit dem Boden der Rückflußkolonne unmittelbar verbindet, so daß der in der Rückflußkolonne abfließende, Methanol enthaltende kondensierte Dampf dann durch die Kolonne des Molekularsiebes läuft und dadurch nur das Methanol durch Adsorption an das Molekularsieb entfernt werden kann. Dadurch kann das von Methanol befreite kondensierte Lösungsmittel wieder in das Reaktionsgefäß zurückfließen. Wenn die vorgenannte Reaktionslösung lediglich unter Rückfluß erhitzt wird, ohne den Methanoldampf mittels der Molekularsiebkolonne zu entfernen, wird das unerwünschte 2',3'-O-Isopropyliden-Derivat in einem sehr viel höheren Anteil als das erwünschte 5,2'-O-Isopropyliden-Derivat erzeugt, so daß das erwünschte, zuletzt genannte Derivat in einer sehr viel schlechteren Ausbeute gebildet wird und nicht in einer wesentlichen Ausbeute gewonnen werden kann.

Das Reaktionsgemisch aus der vorstehend genannten Umsetzung wird im Eisbad gekühlt und dann in ein großes Volumen eines Gemisches aus Dioxan und 1n wäßrigem Ammoniak gegossen. Anschließend wird das erhaltene Gemisch eingeengt. Die erhaltene eingeengte Lösung wird mit einem Voluraenteil Diäthyläther verdünnt, wobei ein farbloser Feststoff ausfällt, der abfiltriert, mit Wasser gewaschen und getrocknet wird. Man erhält 35 mg eines Feststoffes. Dieser Feststoff wird in 3 ml Chloroform aufgenommen. Die erhaltene Lösung wird in einer Säule mit 5 ml Silicagel chromatographiert und mit einem Gemisch aus 10 Volumenteilen Chloroform und einem Volumenteil Äthanol als Eluierungsmittel zur Reinigung der

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'Γ'

Verbindung entwickelt. Der Ausfluß aus der Silicagelsäule wird unter vermindertem Druck zur Trockene eingedampft. Man erhält 61 mg eines Feststoffes, der wiederum in 5 ml Chloroform aufgenommen wird. Die Lösung wird erhitzt. Im Verlauf des Erhitzens wird das unerwünschte 2',3'-O-Isopropyliden-Derivat zersetzt. Dann läßt man die Gesamtlösung über Nacht bei Raumtemperatur stehen und filtriert sie anschließend. Das derart erhaltene Filtrat wird zur Trockene eingedampft. Man erhält 32 mg der in der Überschrift genannten Verbindung. ⁵: +20° (c = 0,5 in Aceton).

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Claims

u.Z.: 5211 78145

ZAIDAN HOJIN BISEIBUTSU KAGAKU KENKYU KAI, Tokyo, Japan

30. Oktober 1980

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von 3 '-Desoxykanamycin A, dadurch gekennzeichnet , daß man

(a) ein geschütztes Kanamycin Α-Derivat der allgemeinen Formel I

HNH₂C

NHTs

O=C

NHTs (D

OH

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ORIGINAL INSPECTED

3040963

in' der Ts die Tosylgruppe ist, bei einer Temperatur von 40 bis 150 C mit mindestens zwei molaren Anteilen Thiocarbonyl-di-imidazol in einem organischen Lösungsmittel unter Einführung von Imidazolylthiocarbonyl-Gruppen in die 3¹- und 2"-Hydroxylgruppen des geschützten Kanamycin A-Derivats der allgemeinen Formel I umsetzt,

(b) die erhaltene bis-imidazolylthiocarbonylierte Verbindung bei einer Temperatur von 40 bis 150°C mit Tributyl-zinnhydrid in einem organischen Lösungsmittel umsetzt und dabei bei der bis-imidazolylthiocarbonylierten Verbindung vorzugsweise die 3'-Imidazolylthiocarbonyl-Gruppe entfernt,

(c) die erhaltene 3'-Desoxyverbindung der allgemeinen Formel II

O=C 4«

(ID

130020/0815

3Q4Q968

in der Ts die bei der allgemeinen Formel I angegebene Bedeutung hat, mit wäßrigem Ammoniak umsetzt und dabei die 2"-O-Imidazolylthiocarbony1-Gruppe entfernt,

(d) die erhaltene Verbindung in an sich bekannter Weise mit einem Alkalimetall oder Erdalkalimetall in flüssigem Ammoniak umsetzt und die Tosylgruppen entfernt,

(e) in an sich bekannter Weise mittels basischer Hydrolyse den cyclischen 4¹,6'-Carbamatring aufspaltet und

(f) in an sich bekannter Weise mittels saurer Hydrolyse gleichzeitig die 5,2'-0-Isopropyliden-Gruppe und die 4",6"-O-Cyclohexyliden-Gruppe entfernt und schließlich das 3¹-Desoxykanamycin A isoliert.
2. Verfahren zur Herstellung von 3'-Desoxykanamycin Ä, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) ein geschütztes Kanamycin Α-Derivat der allgemeinen Formel I 6'

HNH₂C

NHTs

O=C 4»

OH

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NHTs'

(D

in der Ts die Tosylgruppe ist, bei einer Temperatur von -2O°C bis Raumtemperatur mit 1 bis 4 molaren Anteilen Acetylchlorid in Pyridin umsetzt und dabei vorzugsweise die 2"-Hydroxylgruppe des Kanamycin Α-Derivats der allgemeinen Formel I acetyliert,

(b) die erhaltene 2"-O-acetylierte Verbindung bei einer Temperatur von -2O°C bis +5O⁰C mit Trifluormethansulfonsäureanhydrid in Pyridin umsetzt und dabei die 3'-Hydroxylgruppe 3'-O-trifluormethansulfonyliert,

(c) die erhaltene 3'-O-trifluormethansulfonylierte Verbindung der allgemeinen Formel III

O=C. 4'

(III)

3" 12"

0-COCH,

in der Ts die bei der allgemeinen Formel I angegebene Bedeutung hat, bei einer Temperatur von -8O⁰C bis 0⁰C mit einen Alkalimetall oder einem Erdalkalimetall in

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flüssigem Ammoniak umsetzt und dabei gleichzeitig die 3 '-Trifluormethansulfonyl-Gruppe und die N-Tosylgruppe:i entfernt,

(d) die erhaltene 3'-Desoxyνerbindung unter alkalischen Bedingungen hydrolysiert und dabei die 2"-O-Acetylgruppe entfernt und gleichzeitig den cyclischen 4',6'-Carbamatring aufspaltet und

(e) durch saure Hydrolyse gleichzeitig die 5,2'-O-Isopropyliden-Gruppe und die 4",6"-0-Cyclohexyliden-Gruppe entfernt und das 3'-Desoxykanamycin A isoliert.
3. 4'-N:6'-O-Carbonyl-4",6"-G-cyclohexyliden-5,2'-O-isopropyliden-3',2"-O-bis-(imidazolylthiocarbonyl)-1,3 ,3"-tri-N-tosyl-kanamycin A als Zwischenprodukt.
4. 2"-0-Acetyl-4'-N:6^I-0-carbonyl-4",6"-0-cyclohexyliden-5,2'-0-isopropyliden-1,3,3"-tri-N-tosyl-kanamycin A als Zwischenprodukt.
5. 2"-O-Acetyl-4'-N:6'-0-carbonyl-4"-6"-0-cyclohexyliden-5,2'-0-IsOPrOPyHdBn-I ,3 ,3"-tri-N-tosyl-3 '-O-trifluormethansulfonyl-kanamycin A als Zwischenprodukt.

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